sábado, 19 de maio de 2012

Problema de baixa pressão na extrusora

Tudo montado, aquecedor estabilizado em 250º e nada de puxar o filamento. Foi triste, e até meio desesperador, de trabalhar tanto e ver novamente que não vai sair nada. Fui dormir na sexta pedindo para meu pai uma luz para encontrar uma solução.

De manhã acordei decidido a retirar a extrusora para levar em um mecânico para fazer sulcos na guia e comprar a acetona em uma química aqui perto. A acetona é para ver se eu conseguiria usar minha mesa, que é originalmente fria.

Não consegui comprar a acetona e também não achei um torneiro perto, já vi que o final de semana seria improdutivo. Mas pelo menos achei uma loja de Inox que tem barra lisa de 5/16" de Inox 304 ou Inox 316, não lembro, só sei que não era o Inox 430.

Bom, então resolvi retirar a extrusora e ver se encontrava como fazer mais pressão no filamento. Coloquei a extrusora na bancada e a pressão das engrenagens estavam normais, então resolvi fazer teste com o motor em funcionamento.

Motor ligado, prendi a tecla para o motor funcionar sem parar, assim fui apertando o parafuso de ajuste de pressão lateral do filamento até o motor parar. Vi que o motor parava facilmente com uma pequena pressão com os dedos nas engrenagens.

(Explicando o conjunto...)

Eu utilizo uma controladora adicional para acionar o 4º eixo, chamada EasyDriver, que foi até descontinuada pela Sparkfun. Abaixo segue a foto da Easydriver em cima da 3-Axis Board, que está conetada a interface adicional da controladora.


Esta porta adicional está conectada aos pinos 16 e 17 da porta paralela, fios verde e branco consecutivamente, os dois do meio são a referência GND. Assim, basta configurar no Mach3 (Config -> Ports and Pins -> Motor Outputs)  o STEP no pino 16 (fio verde) e o DIR no pino 17 (fio branco).


(Voltando ao assunto...)

Então, com o motor ainda em funcionamento, fui ajustando a força do motor pelo pequeno potenciômetro da Easydriver. Esperei o motor chegar ao ponto de travar e rodei o potenciômetro até o barulho ficar o mais forte possível. E nada, em nenhuma posição o motor tinha força suficiente para pressionar o filamento.

Resolvi conectar o multímetro/amperímetro, na escala de 10A, para verificar quantos amperes o conjunto estava consumindo e ajustar na potencia máxima do Easydriver. Para minha surpresa ele só fornecia 0.350A (350mA) em plena rotação.

Em resumo, a placa Easydriver não estava conseguindo liberar uma amperagem mínima para aguentar a pressão interna da extrusora e a grande pressão do conjunto hot-end e filamento de 3mm demandavam.

Então tive a ideia de trocar o motor inverter o controle de um dos eixos e a controladora externa, gerando assim maior força para a extrusora. O escolhido foi o eixo Z (z-axis), que não demanda força, e sim velocidade.

Finalmente o sucesso! A extrusora estava forte o bastante para empurrar com força e precisão o filamento, o filamento não escorregava mais.

sexta-feira, 18 de maio de 2012

Jampeando a Controladora 3-Eixos TB6560

Eu estou usando uma controladora conhecida como 3-Axis Controller. Ela é uma placa Chinesa de baixo custo (US$45.00), que acompanha o original do kit da seemecnc.

É uma placa bem robusta, muito utilizada pelos hobbistas CNC, controlada por uma interface paralela. Ela foi desenhada para funcionar com programas controladores (Hosts)  instalados em um PC, como o Mach3 (windows) e o EMC2 (linux).

Eu utilizo o Mach3, que apesar de ter um limite na versão gratuita, me atende bem até o momento. É um software muito profissional para controle de máquina controladas por computador numericamente.

Porém, os acopladores óticos que vem na placa são lentos para utilizar com micro passos, trabalhando em uma frequência acima do especificado pela placa.  O que ocorre na prática é o atraso do pulso da mudança de direção (para frente e para trás) em relação ao pulso do passo, assim o motor avança um passo na direção atual, que deveria ser contrária.

Felizmente a adequação, vulgo gambiarra, é simples e de baixo risco, bastando remover os acopladores e jampear as saídas (curto).

A foto abaixo eu mostro como ficou a minha placa, onde utilizei o cobre de cabo de lançamento Cat5e.



Outra adequação é retirar os diodos das portas adicionais que vem na placa, que em algumas portas paralelas pode causar problema. Isso acontece porque os diodos ocasionam uma queda de tensão perto de 0,5V (meio volt), que é pouco, mas em uma voltagem muito baixa causa confusão para os controladores de motor de passo.

Tomem cuidado ao remover os diodos, pois no meu caso eu removi a base do SMD que fixava o diodo de cima. Felizmente eu consegui raspar a trilha ao lado e fazer uma micro solda nela, o bastante para passar o sinal para o controlado do motor da extrusora. O plano B seria jampear direto na solda que fixa a porta paralela, no lado de baixo da placa, mas ficou melhor assim.



Isso resolveu um problema que apresentava somente no eixo Y, onde o motor dava uns estalos e a impressão saia torta neste eixo.

Eu cheguei a achar que era problema mecânico, mas depois regular a tenção da correia e colocar rolamentos, vi que o problema tinha que ser a placa mesmo. E era!

Tudo pronto, placa devidamente jampeada, próximo passo é testar a impressão com o novo controlador de temperatura.

Controlador de Temperatura

Com o problema do resistor resolvido e com o hotend montado, agora é a vez do controlador de temperatura.

O projeto era desenvolver um controlado de temperatura utilizando PWD, ao invés de relá, como é utilizado para placa Velleman. Foi utilizado o Arduino e um mosfet no protótipo.

Fiz teste com um mosfet IRFZ44, com um TIP 31 PNP e um TIP 41 PNP. A ideia era utilizar o mosfet, mas como o TIP41C apresentou um menor aquecimento, acabei utilizando ele mesmo.



Fiz pedido do chamando Power Logic Level Mosfet, que são mosfet's que necessitam de baixa tensão para chavear (Vgs(th)). Normalmente os Power Mosfet precisam de 10V para abrir completamente, existem mosfet logic level que começam a chavear em 1V (o exemplo na figura abaixo mostra que a 3V o mosfet libera 30A). Escolhi um que chaveia completamente em 5V (veja a figura abaixo) para substituição futura no projeto.


Passei um dia fazendo uma rotina de tunning do PWM para manter a temperatura estável, encontrando o valor fixo enter 0 e 255, que mantivesse a temperatura estável. Eu consegui fazer a rotina que encontrasse o tal valor, sem variar o valor do PWM para manter a temperatura estável. Porém, como achei que a rotina demorou para achar o valor, decidi parar e começar o outro dia utilizando PID.

Passei mais um dia fazendo testes e tunnig com rotinas PID, para manter a temperatura o mais estável possível. Eu consegui fazer a temperatura se estabilizar, porém o valor do PWM fica oscilando, o que não era a ideia. Mas como eu queria colocar logo a impressora funcionando, coloquei logo o protótipo em produção.

Finalmente a minha impressora voltou a funcionar, agora estou bem mais tranquilo com a questão do aquecimento.


Próximo passo é adaptar minha controladora de 3 eixos, removendo os acopladores óticos e fechando curto nos mesmos.

terça-feira, 15 de maio de 2012

Hot-end remontado (aquecedor)

O hot-end ficou muito tempo parado, pois estava apanhando do resistor. Toda vez que conetava a fonte ela desligava. omo juntou com a protótipo do aquecedor e usar uma fonte na empresa e outra em casa, acabou confundindo encontrar onde estava o erro.

Eu achava que era o circuito que estava desenvolvendo em uma breadboard, mas não via problema. Depois troquei a fonte, e nada. Suspeitei de amperagem maior que a especificação para uma só saída da fonte, cortei e soldei vários cabos, e nada.

Somente depois de apanhar muito, resolvi medir a resistência, e detectei que estava em curto. Isso fazia com que a fonte desligasse toda vez que conectava o aquecedor.

Fui em uma loja local e comprei dois resistores, de modelos diferentes para trocar o danificado. Ambos estavam aquecendo perfeitamente.

Para minha surpresa, ao retirar toda a fita kapton e o resistor do bloco de aquecimento, o mesmo estava funcionando normalmente. Então o problema era curto dos cabos, certamente encostando na carcaça.


Agora, com a chegada da fita kapton, o hot end foi devidamente remontado.

Comprei uma fita de 20mm, que achei muito larga para usar no aquecedor. Uma fita de 8~10mm ficaria mais fácil para enrolar o aquecedor, quanto isolar os fios do resistor.

sexta-feira, 11 de maio de 2012

Consertando o hotend

Agora é a vez do hot end, na tentativa de consertá-lo, onde minha suspeita era que sensor (termistor) desconectou ou fechou curto.

Havia desconfiado que ao desmontar o hot end, que foi necessária na inversão da madeira para adaptar o na minha impressora, os cabos podiam ter se rompido ou fechado curto.

Infelizmente, ao desmontar, constatei que os cabos e as emendas estavam em perfeito estado, indicando problema no sensor. Ao testar o termistor com o multímetro, o mesmo praticamente não apresentava resistência alguma (0,3 ohm).

Como o hot end original estava parado, resolvi tirar o termistor dele e usar no novo hot end.

Este estava funcionando perfeitamente, mostrando 1,3M ohm com a temperatura ambiente.

Depois constatei com que o que tinha partido era a conexão do resistor...

 Este é o menor dos problemas, rapidinho eu soldei e crimpei o resistor novamente.












Mais uma etapa vencida!

sexta-feira, 4 de maio de 2012

Engrenagem invertida do Steve's Extruder

A demanda de pressão da extrusora aumentou muito com o uso do novo hotend e que agora passando a usar filamento de 3mm, ao invés do padrão de 1,75mm da seemecnc.

As engrenagens do Steve's Extruder são fixadas pela pressão lateral das porcas, diferente do padrão reprap, como o Wades Extruder, onde a engrenagem se fixa na cabeça sextavada do parafuso e movimenta o mesmo.

Eu sempre achei um ponto fraco do Steve's Extruder a impossibilidade de apertar bem o parafuso principal da extrusora, para deixar o movimento livre. Mas isso não era problema com o hotend original e o filamento de 1,75mm.

Devido a nova necessidade de mais pressão, fiquei decidido em alterar a extrusora para fazer maior pressão ao empurrar o filamento. Primeiro tentei fazer sulcos na guia de aço (extruder drive), porém sem sucesso, metal muito duro acabou quase estragando minha ferramenta. Depois resolvi desmontar tudo e achar um jeito de aumentar a pressão do parafuso sem interferir no movimento livre do conjunto.

Felizmente eu acabei resolvendo o problema invertendo o lado da segunda engrenagem, número 71765 de 28 dentes, que é milimetricamente maior de um lado do que do outro. Porém o resultado é impressionante, esta diferença imperceptível visualmente fez toda a diferença em aceitar maior aperto do parafuso e consequentemente maior rigidez das engrenagens.

Agora a extrusora ficou ninja, resultando em alta pressão no filamento, mesmo com a cavidade lisa do "extruder drive". Agora só vejo vantagem no Steve's Extruder, com seu jogo de engrenagem, guias com design para trabalhar com 1,75mm e 3mm e o preço ($40). Só falta imprimir uma base para os rolamentos lineares de 6mm que já até chegaram, vai ficar excelente.


domingo, 22 de abril de 2012

Hoje eu fiz testes de pressão no hotend do Alain, ajustando a extrusora.

Mas acabei tirando a extrusora para fazer pressão com a mão e sentir o comportamento. Mas ao testar o aquecedor um outras posições, acabou que o sensor desconectou ou fechou curto. Deixei para verificar amanhã.

Mas estou pensando em adiantar a minha idéia de fazer um circuito eletrônico digital, pois a minha controladora é analógica, e controlar melhor a temperatura integrar com o Mach3 via Modbus.